準(zhǔn)分子激光器是以準(zhǔn)分子作為工作物質(zhì)的一類氣體激光器。準(zhǔn)分子激光之所以被稱為準(zhǔn)分子，因?yàn)樗�并不是由穩(wěn)定的分子產(chǎn)生，而是惰性氣體和鹵素氣體相結(jié)合的混合氣體受電子束激發(fā)，形成的分子向其基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射所產(chǎn)生的激光。準(zhǔn)分子激光是一種冷激光，完全沒有熱效應(yīng)，這是一種非常少見的特性。此外，準(zhǔn)分子激光是一種方向性強(qiáng)、波長(zhǎng)純度高、輸出功率大的脈沖激光。

 

準(zhǔn)分子激光器應(yīng)用廣泛

 

準(zhǔn)分子激光器同時(shí)擁有紫外波長(zhǎng)輸出和高脈沖能量的特點(diǎn)，高脈沖能量是其得以廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵所在。而短波長(zhǎng)的特性則有利于生產(chǎn)出高精度產(chǎn)品，這是基于衍射效應(yīng)下光學(xué)分辨率隨波長(zhǎng)比例縮小的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。高脈沖能量與高重頻的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)量的大幅提高。

 

其實(shí)，早在40多年前，相干公司的前身——Lambda Physik公司便推出了世界上第一臺(tái)商用準(zhǔn)分子激光器。其開發(fā)者Bernd Steyer和Dirk Basting都是化學(xué)家，這臺(tái)激光器不是為工業(yè)用途開發(fā)，則是作為光化學(xué)和染料激光抽運(yùn)源。

 

雖然相較于光纖激光器、半導(dǎo)體激光器、CO2激光器而言，準(zhǔn)分子激光器被提及的并不算多。但是，實(shí)際上準(zhǔn)分子早已深入到我們的日常生活中。由于準(zhǔn)分子激光擁有眾多優(yōu)良特性，在許多領(lǐng)域獲得高度重視，其中最具代表性的有視力矯正、光刻、以及顯示領(lǐng)域等。

 

醫(yī)療：突出特性助力視力矯正

 

在醫(yī)療領(lǐng)域，準(zhǔn)分子激光已經(jīng)獲得了極為廣泛的應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)為近視患者們帶來(lái)福音。準(zhǔn)分子激光治療近視最早于1985年開始在臨床上應(yīng)用，而最早使用這一技術(shù)的是美國(guó)醫(yī)生。近三十多年來(lái)，由于市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，該項(xiàng)技術(shù)獲得了迅速發(fā)展，于上世紀(jì)九十年代初開始傳入中國(guó)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年有超過(guò)百萬(wàn)人接收準(zhǔn)分子激光技術(shù)的LASIK手術(shù)。

 

準(zhǔn)分激光是一種氣體脈沖激光，產(chǎn)生的是波長(zhǎng)為193nm的準(zhǔn)分子激光，這是一種超紫外線光波。該波長(zhǎng)的激光吸收范圍較窄，激光的能量幾乎完全被角膜上皮細(xì)胞和基質(zhì)所吸收。超過(guò)這個(gè)范圍內(nèi)的組織則不會(huì)吸收到激光，每一個(gè)激光脈沖可以切削0．2到0．25um厚度的生物組織，周圍的組織不會(huì)損傷。

 

此外，由于準(zhǔn)分子激光與生物組織作用時(shí)發(fā)生的不是熱效應(yīng)，而是光化反應(yīng)，組織受到遠(yuǎn)紫外光激光作用時(shí)，分子之間的結(jié)合鍵會(huì)發(fā)生斷裂，將組織直接分離成揮發(fā)性的碎片，對(duì)周圍組織不產(chǎn)生影響，達(dá)到對(duì)角膜的重塑目的。

 

由于在應(yīng)用上巨大優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)分子激光技術(shù)已經(jīng)受到了全球各國(guó)的高度重視。早在2013年，美國(guó)前總統(tǒng)奧巴馬曾給IBM三位科學(xué)家頒發(fā)美國(guó)國(guó)家科技創(chuàng)新獎(jiǎng)?wù)�，表彰他們�(cè)卺t(yī)療準(zhǔn)分子激光器技術(shù)上所做出的突出貢獻(xiàn)。

 

光刻：高性能集成電路關(guān)鍵技術(shù)

 

準(zhǔn)分子激光器對(duì)于制造高度小型化的集成電路IC也是至關(guān)重要的。美國(guó)IBM公司很早便開始采用準(zhǔn)分子激光技術(shù)，并且不斷改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)芯片的制造。此外，便是在塑料物質(zhì)上進(jìn)行精確圖形的蝕刻。

 

248 nm和193 nm的準(zhǔn)分子激光器都可以用于光刻，特別是193 nm的準(zhǔn)分子激光使得電路特性降至10 nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于衍射極限。隨著消費(fèi)者對(duì)電子產(chǎn)品性能要求的不斷提升，市場(chǎng)對(duì)更緊湊、節(jié)能、功能更強(qiáng)大電路封裝需求更為迫切，準(zhǔn)分子激光器已經(jīng)成為制造集成電路中的關(guān)鍵技術(shù)。

 

顯示：未來(lái)市場(chǎng)潛力巨大

由于OLED顯示市場(chǎng)缺口被打開，對(duì)激光設(shè)備的需求將會(huì)不斷增長(zhǎng)，準(zhǔn)分子激光技術(shù)已經(jīng)成為顯示屏和柔性電子元件的關(guān)鍵技術(shù)。雖然OLED的發(fā)展勢(shì)頭迅猛，但是產(chǎn)線建設(shè)成本高昂，相關(guān)技術(shù)壁壘較高，大部分新興OLED顯示產(chǎn)商生產(chǎn)流程尚未完成制定，準(zhǔn)分子激光企業(yè)介入產(chǎn)業(yè)鏈時(shí)機(jī)尚未完全成熟。

Micro LED是新一代顯示技術(shù)，比現(xiàn)有的OLED技術(shù)亮度更高、發(fā)光效率更好、功耗更低，前景十分可觀。2018年2月，三星在CES 2018上推出了Micro LED電視，引起了廣泛關(guān)注，而準(zhǔn)分子激光器也可以用來(lái)提升Micro－LED制造工藝。

 

作為在準(zhǔn)分子激光領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，相干激光在2017財(cái)年實(shí)現(xiàn)了17．2億美元的營(yíng)業(yè)收入。根據(jù)美國(guó)公認(rèn)會(huì)計(jì)原則GAAP，截至2018年7月1日的第三財(cái)季，相干公司凈銷售額為4．82億美元，凈利潤(rùn)為6697萬(wàn)美元，其中，也有著準(zhǔn)分子激光的一份功勞。

 

總結(jié)：憑借著眾多優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)分子激光器在精微加工領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。在醫(yī)療上的優(yōu)勢(shì)，讓它得以造福于廣大群眾。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，準(zhǔn)分子將會(huì)在更多領(lǐng)域大展拳腳。